具有探针保持元件的导波雷达物位计量的制作方法_2

文档序号:8410468阅读:来源:国知局
[0026]在本发明的一个实施例中,每个保持元件可以有利地包括:第一接触部分,被配置成对发射信号的一部分进行反射以形成第一反射信号;第二接触部分,被布置在第一接触部分之下,并被配置成对发射信号的一部分进行反射以形成第二反射信号;以及第三接触部分,被布置在第二接触部分之下,并被配置成对发射信号的一部分进行反射以形成第三反射信号;其中,这些接触部分被进一步配置为使得第一反射信号和第三反射信号中的每个的幅度约为第二反射信号的幅度的一半。通过配置这些接触部分使得幅度根据不同的接触部分而不同,可以使用三个接触部分来实现由保持元件反射而产生的回波信号的甚至进一步降低。该原理与以上结合包括两个接触部分的保持元件所描述的是相同的,不同之处在于三个不同信号被叠加以实现相消干涉。使用三个接触部分实现三个回波信号的附加优点是增加了衰减(damping)的带宽。因此,由于用于物位计量的信号通常具有特定带宽,所以优化包括两个接触部分的保持元件以获得中心频率处的衰减将不可避免地导致信号的中心频率以外的部分将较少衰减。因此,通过使用包括三个接触部分的保持元件,可以实现信号的与中心频率偏尚的部分的更有效裳减。
[0027]在本发明的一个实施例中,第一接触部分被配置成对发射信号的一部分进行反射以形成第一反射信号;第二接触部分被配置成对发射信号的一部分进行反射以形成第二反射信号;保持元件还包括:第三接触部分,被布置在第二接触部分之下约等于发射信号的波长的四分之一的距离处,并被配置成对发射信号的一部分进行反射以形成第三反射信号;第四接触部分,被布置在第三接触部分之下约等于发射信号的波长的四分之一的距离处,并被配置成对发射信号的一部分进行反射以形成第四反射信号;其中,这些接触部分被配置使得:第一反射信号的幅度等于第四反射信号的幅度,第二反射信号的幅度等于第三反射信号的幅度,并且第一反射信号和第四反射信号的幅度约为第二反射信号和第三反射信号的幅度的三分之一。以与上述方式相同的方式,使用四个接触部分进一步改进了衰减的带宽。然而,自然地存在回波信号的衰减与信号的整体衰减之间的权衡。使用越多的接触部分,则信号的整体衰减就变得越大。因此,针对特定应用的保持元件的配置优选地基于如下因素来确定:例如总发射信号强度、待计量的物品的反射特性、以及接收器中的信号处理电路的灵敏度。
[0028]根据本发明的一个实施例,保持元件可以有利地包括多个销,这些销在竖直方向上间隔开,并被布置为使得在水平面上的投影中每个销与至少一个其他销交叠。由上可见,在这样的配置中的两个销将会由此形成V-形或X-形。
[0029]在本发明的一个实施例中,保持元件的每个销可以有利地被陶瓷壳包围。如稍早所讨论的,在特定应用中期望保持元件的电绝缘特性。通过使用用于每个销或用于保持元件的陶瓷壳或者任意形状的电绝缘接触部分,提供了电绝缘的并且具有机械复原性的绝缘体。特别地,在探针例如由于热膨胀和热收缩而靠着保持元件的接触部分规则地滑动的应用中,期望接触部分的绝缘体不容易被磨损。因此,陶瓷壳还由于其对磨损能够复原而提供了有利的机械特性。
[0030]根据本发明的一个实施例,柔性材料有利地布置在销或其他类型的保持元件与陶瓷壳之间。柔性材料有助于减小作用在作为整体的保持元件、并且从而作用在支承结构上的力,这是因为探针可作用在保持元件上的力的一部分被柔性部分所承受并吸收。柔性部分可以为固体柔性材料(例如橡胶、塑料等),或者柔性部分可以为弹簧布置。
[0031]根据本发明的一个实施例,保持元件的第一部分相对于保持元件的第二部分在竖直方向上有利地间隔开,以在第一部分与第二部分之间形成开口,使得探针能够被横向插入穿过开口而进入到由保持元件限定的区域中。因此,提供了这样的保持元件:其允许穿过保持元件的不同部分的开口来容易地安装柔性探针。
[0032]在本发明的一个实施例中,保持元件可以被提供为螺旋形式,这是用于限制探针的水平移动同时允许柔性探针容易安装的简单构造。
[0033]在本发明的一个实施例中,保持元件可以有利地包括固定附接至探针的电绝缘夹持部分和附接至支承结构的柔性部分,其中,柔性部分至少在与该探针的竖直延伸平行的方向上为柔性的。
[0034]根据本发明的各个实施例的保持元件可以例如附接至罐的侧壁。因此,不需要用于实现限制探针水平移动的期望功能的附加支承结构。
[0035]在本发明的各个实施例中,探针可以附接至该罐的底部。在这样的实施例中,探针和/或附接必须被配置成允许探针的热膨胀/收缩。
[0036]可替代地,探针可以包括附接至探针的端部的底部负重,以用于稳定探针。
[0037]根据本发明的第二方面,提供了用于布置导波雷达物位计系统中的探针的方法,该导波雷达物位计系统用于确定容纳在罐中的物品的填充物位,该物位计系统包括:罐,具有侧壁、顶部和底部;收发器,用于发射电磁发射信号和接收在物品的表面处反射的反射电磁信号;连接至收发器的表面波导,包括单导体传输线探针;处理电路,连接至收发器并被配置成基于所接收的反射电磁信号确定填充物位;该方法包括:将多个保持元件布置成位于关于罐的内部的固定位置中并沿探针间隔开,其中,每个保持元件限定探针,并被配置成允许探针相对于保持元件在竖直方向上移动以及限制探针相对于保持元件在水平方向上移动;以及将探针布置成竖直延伸到进罐中并延伸穿过每个保持元件。
[0038]本发明的这个第二方面的效果和特征与以上结合本发明的第一方面描述的效果和特征基本上相似。
[0039]当研究所附权利要求和以下描述时,本发明的另外的特征和优点将变得明显。本领域的技术人员意识到,本发明的不同特征可以进行组合,以在不脱离本发明的范围的情况下得到除了以下描述的实施例之外的实施例。
【附图说明】
[0040]现在将参照示出了本发明的示例性实施例的附图来更详细地描述本发明的这些方面和其他方面,在附图中:
[0041]图1示意性地示出了根据本发明的实施例的系统;
[0042]图2是根据本发明的实施例的雷达物位计系统的一部分的示意图;
[0043]图3是根据本发明的实施例的保持元件的示意图;
[0044]图4A至图4E示出了根据本发明的各个实施例的保持元件;
[0045]图5A至图5B是根据本发明的实施例的保持元件的示意图;
[0046]图6A至图6B是根据本发明的实施例的保持元件的示意图;
[0047]图7是示意性地示出了根据本发明的各个实施例的保持元件的反射特性的曲线图;以及
[0048]图8示意性地示出了根据本发明的实施例的系统。
【具体实施方式】
[0049]在本详细描述中,主要参照包括单导体传输线探针的导波雷达(GWR)物位计系统来讨论根据本发明的系统的各个实施例,其中该单导体传输线探针用于朝向容纳在罐中的物品的表面导引电磁信号。经典的GWR系统使用TDR原理,其中Ins脉冲的序列占用约0.1GHz至IGHz的频谱范围。还可以使用采用载波的脉冲式系统或者FMCW系统,其中该载波例如使用如IGHz至2GHz的频率范围。根据本发明的实施例的方法和系统将改进所有情况下的情形,但是针对较宽的频率范围较难获得整个频带上的良好匹配。
[0050]图1示意性地示出了根据本发明的实施例的导波雷达物位计系统和罐102。在此罐102被表示为通常在海洋应用中用于存储和运输液化天然气的类型的、基本上呈球形的罐102。实践中,图1所示的类型的若干个罐可被布置在海洋运输船上。因此,大浪状态将引起罐102中的物品104的移动,这转而导致对支承塔106以及对探针108都施加相当大的力。雷达物位计系统的电子装置如框110所示通常布置在罐的外部。图1还示出了探针108可以如何被布置成穿过机械附接至支承塔的多个保持元件112,以使得探针108在竖直方向上自由移动在水平方向上的移动受到限制。因此,由保持元件112承受在水平方向上作用在探针108上的力。而且,取决于相邻保持元件之间的距离,可以控制探针本身承受的力。因此,通过减小保持元件之间的距离,探针108承受更小的力。
[0051]探针的另外示例为具有两个或更多个导体(例如平行传输线或同轴线)的传输线探针。针对使用IGHZ以下(具有300mm以上的波长)的信号的实际物位计量应用,通常使用直径为3mm至20mm的传输线。探针的其他示例包括表面波导(SWG),例如单线传输线(高保(Goubau)探针)或具有或不具有介质膜的管。表面波导与波长相比可以很薄;针对IGHz以下的使用,4mm至8_是常见的SWG直径。探针可以由金属(例如不锈钢)、塑料(例如PTFE)或其组合制成。
[0052]以下将给出示例,以示出与不使用保持元件的情况相比,使用线针和保持
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